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生物医用材料ppt课件

正器具等。
可锻可铸，机械性能好价格高，加工难、常用来制作人工关节的金硬度有硬，中，软之分应用不够普及属间华东联接。
USA Organogenesis Inc., Massa, USA
Intergra Life Science, NJ, USA Smith & Nephew, UK
Interpore Cross International Inc., USA
8
目录
生物医用材料市场发展概况生物医用材料的基本特性及分类金属生物医用材料无机生物医用材料有机高分子生物医用材料杂化生物医用材料
13
三、生物医用材料的分类
按材料的用途进行分类：
生物医用材料
口腔医用材料硬组织修复与替换材料(用于骨骼和
关节等) 软组织修复与替代材料(用于皮肤、
肌肉、心、肺、胃等) 医疗器械材料
14
按材料的组成进行分类：
金属生物医用材料:包括不锈钢、钴基合金，钛及合金等，广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等。无机生物医用材料：分为惰性生物陶瓷、生物玻璃、碳素材料。有机高分子生物医用材料：分为天然的和合成的，天然的如多糖类、蛋白类，合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体器官、组织、关节、药物载体等。杂化生物医用材料：不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。
2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
……
5
全球生物医用材料细分市场发展
矫形外科修复材料和制品
增长率26%
心血管系统修复材料、血液净化材料

生物医用敏感材料课件ppt

温度响应性的渗透控制阀式给药系统。
▪ 温敏凝胶在免疫隔离膜上的应用
代谢型组织工程中常将产生细胞因子和激素的细胞以水凝胶固定化，此水凝胶膜材起免疫隔离作用，它的半渗透性仅允许细胞的营养物、代谢物及所产生的细胞因子和激素通透，而截留抗体、补体和免疫细胞而起免疫隔离作用。
P(NIPAm-co-5%AA)凝胶填充的人工胰脏示意图
不同共聚组成比的MMA-DMA凝胶随pH变化等温线：
含量增加
MMA
3.聚环氧乙烷与聚丙烯酸互穿网络响应性凝胶
聚环氧乙烷与聚丙烯酸之间形成氢键。
高pH环境，羧基电离成羧基负离子，静电相斥，凝胶溶胀；
低pH环境，羧基不电离，氢键稳定，凝胶收缩。 4. 聚丙烯酸－聚乙烯亚胺共聚物
聚丙烯酸的羧基对pH敏感， pH ，凝胶网络溶胀。
型和物理交联型形状记忆聚合物。单体和聚合物的混合物
25C, NaCl随胶囊外pH变化渗透率的改变（胶囊交替地浸到pH=2或pH=12的水溶液中）。
➢ 两个前提: 例1 刀豆球蛋白系统
SMP是指对已经赋形的高聚物在一定的条件下（如加热、光照、改变酸碱度、磁场等）实施变形，将这种变形状态保存下来；
（聚2环）氧生乙物烷医与用聚无丙机烯压酸电互材穿料网络响主应链性凝或胶侧链上带有大量的亲水基团
PBA凝胶中与糖基结合的胰岛素释放机制
PBA凝胶中糖基胰岛素的脉冲释放
例3 P(MAA-g-EG) responsive hydrogel
H+浓度敏感
Chem. Soc. Rev., 2005, 34, 276–285
（四）光响应性凝胶
由热敏性材料中引入对光敏感的基团制成的。
响应性机理(3种)：
辐射技术引发

《生物医用材料课件》

常见的生物医用材料
骨科材料
心脏血管材料
用于修复断骨和进行骨重建手术的
用于血管扩张和支架植入等心脏血
材料，如人工髋关节和骨修复螺钉。管手术的材料，如心脏支架。
人工器官材料
用于制造人工心脏、人工肝脏等器官的材料，如生物相容性高的聚合物。
生物医用材料的应用
医疗领域的需求
生物医用材料满足了医疗领域对安全、耐用、可降解等特性的需求。
生物医用材料课件
生物医用材料是用于医疗及医学研究的特殊材料。本课件将带您了解生物医用材料的概述、分类和应用领域，以及未来发展趋势。
材料概述
1 什么是生物医用材料
2 生物医用材料的分类
生物医用材料是指用于医疗目的的材料，如医疗器械、植入材料等。
生物医用材料可分为可降解和不可降解两类，根据其在人体内的降解速度和能力。
生物医用材料的未来趋势
1 新材料的研发与应用
不断研发新的生物医用材料，应用于更广泛的医疗领域。
2
生物医用材料的优势和局限性
生物医用材料具有生物相容性好、可塑性高等优势，但也存在降解速度难以控制等局限性。
生物医用材料的研发与评价
1
生物相容性测试
通过体外和体内实验对材料进行生物相容性
材料性能评估
ห้องสมุดไป่ตู้
2
评估。
对材料的力学性能、生物活性等进行评估。
3
临床试验
将材料应用于临床实践中，评估其安全性和有效性。

第八章-生物医用材料PPT

（3）医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三钙陶瓷等）
（4）医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。
（5）生物衍生材料。这类材料是将活性的生物体组织，包括自体和异体组织，经处理改性而获得的无活性的生物材料。
缺点：在接枝反应过程中，已接枝到材料表面的聚合物链会对表面活性点产生屏蔽和立体位阻作用，阻碍体系中的聚合物向膜表面扩散，妨碍端基活性基团聚合物对表面的密集覆盖，接枝率一般不高。
“由表面接枝”法：
定义：先在材料表面形成活性接枝点，再引发单体接枝聚合，从材料表面长出接枝聚合物链。这种方法有效地克服了“接枝到”法中聚合物链靠近膜表面时的立体障碍，可以形成共价键合、高接枝密度的聚合物刷。
主要介绍材料表面接枝聚合物刷改性、等离子体技术、离子束技术的表面改性、电化学沉积技术、材料表面肝素化、微相分离结构的形成、材料表面生物化、材料表面化学活性基团或活性物质的结合、表面修饰等。
1 5
1 材料表面接枝聚合物刷改性
材料表面接枝：聚合物链的一端以共价键形式连接在材料表面上，另一端背向沿着垂直于材料表面的方向伸展而形成的排列紧密有序、类似于刷子状的聚合物链集合。
3
生物医用材料发展简史
生物医用材料的应用已经有很长的历史了。早在公元前5000年，人类祖先就用了黄金来修补牙齿。公元前 3500年，古埃及人用棉花纤维、马鬃缝合伤口。公元前 2500年的中国和埃及的墓葬里被挖掘出假牙、假鼻和假耳朵。我国的隋唐时期采用了银、锡、汞合金来填补牙齿。1851年。当天然橡胶硫化法发明以后，人们用硬橡胶制作了人工牙托和鄂骨。
9
人工心脏瓣膜

2024版医疗器械PPT讲解

2024/1/26
02
放射治疗设备
如直线加速器、伽马刀等，用于治疗肿瘤等疾病。
03
激光治疗设备
利用激光能量进行治疗，如眼科激光手术、皮肤科激光治疗等。
15
辅助类医疗器械
医用导管与介入器材
医用高分子制品
如导管、导丝、球囊等，用于介入诊断和治疗。
如输液器、注射器、采血器等，用于医疗过程中的液体输送和药物注射。
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THANKS
2024/1/26
30
为残疾人士提供肢体替代或支撑功能，如假肢、矫形鞋等。
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04
医疗器械监管政策与法规
2024/1/26
18
国家监管政策概述
医疗器械分类管理
根据风险等级对医疗器械进行分类，实施不同强度的监管措施。
2024/1/26
市场准入制度
实行医疗器械注册证和生产许可证制度，确保产品安全有效。
监督检查制度
23
竞争格局与主要厂商分析
01
当前医疗器械市场竞争激烈，国内外厂商众多，但市场集中
度逐渐提高。
2024/1/26
02
03
国际知名厂商如西门子、通用电气、飞利浦等凭借技术优势和品牌影响力占据高端市场。
国内厂商如迈瑞医疗、鱼跃医疗、乐普医疗等逐渐崛起，通过自主创新和兼并收购等方式
不断壮大。
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定义
医疗器械是指用于预防、诊断、治疗、缓解人类疾病、损伤或残疾的设备、器具、器材、材料或其他物品。
分类
根据使用目的和风险等级，医疗器械可分为三类，即高风险医疗器械、中风险医疗器械和低风险医疗器械。
5
发展历程及现状
发展历程

《生物医用材料》课件

案例二
总结词
药物载体的新选择
详细描述
可降解高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性，是药物载体的理想选择。这种材料可以在体内降解，减少了对身体的副作用和不良反应。
总结词
材料的合成与改性
详细描述
为了提高可降解高分子材料的载药量、稳定性和靶向性，需要进行合成和改性研究。通过化学修饰和共聚等手段，可以改善材料的性能，提高药物的包覆率和释放效果。
系统生物学与生物医用材料
结合系统生物学的研究方法，深入探究生物医用材料与人体组织之间的相互作用机制，为新材料的研发和应用提供理论支持。
05
案例分析
案例一
总结词
骨修复领域的创新应用
详细描述
生物活性玻璃陶瓷材料是一种新型的骨修复材料，具有良好的生物相容性和骨传导性。它在骨修复领域的应用已经得到了广泛认可，能够有效地促进骨组织的再生和修复。
某些生物医用材料具有诱导骨形成的特性，可通过体内外实验验证其诱导骨生成的潜力。
生长因子活性
某些生物医用材料能够吸附和释放生长因子，促进组织再生，可通过实验验证其生长因子活性。
抗菌性能
某些生物医用材料具有抗菌性能，可抑制微生物的生长，可通过实验验证其抗菌效果。
体内植入实验
短期植入
功能评价
将生物医用材料植入动物体内，观察短期内的组织反应和材料性能变化。
总结词
应用范围与限制
详细描述
可降解高分子材料在药物载体领域的应用已经得到了广泛的研究和探索。然而，其应用仍受到一些限制，如材料的降解速度和药物的释放速度需要精确控制，同时也需要进一步研究其长期稳定性和安全性。
案例三
总结词
癌症治疗的新突破

生物医用金属材料PPT

详细描述
3D打印技术是一种新兴的制造技术，通过逐层堆积材料的方式构建三维实体。在生物医用金属材料的制备中，3D打印技术可用于快速原型制造、个性化医疗器械制造等领域。通过3D打印技术，可以制造出具有复杂形状和结构的金属器件，满足个性化医疗的需求。
04
生物医用金属材料的表面改性
物理改性
表面涂层
表面接枝
通过化学反应在金属表面接枝有机分子或聚合物，改善表面的润湿性、细胞亲和性和抗凝血性能。
生物改性
生物活性物质涂层
将生物活性物质如生长因子、骨形成蛋白等与高分子材料结合，形成具有生物活性的涂层，促进骨愈合和组织再生。
细胞培养
将细胞种植在金属表面，通过细胞与材料的相互作用，改善材料的生物相容性和组织再生能力。
3
新兴市场国家经济的快速发展和医疗保健体系的不断完善也为生物医用金属材料市场带来巨大的增长潜力。
06
生物医用金属材料的挑战与展望
技术挑战
加工难度
材料性能的稳定性
生物医用金属材料往往需要精细的加工技术，以确保材料的形状、尺寸和表面质量满足医疗应用的需求。
生物医用金属材料需要在复杂的环境中保持其性能的稳定性，例如在人体内的高温、高湿和富氧的环境中。
切削加工法
总结词
通过切削工具对金属材料进行加工成型的工艺。
详细描述
切削加工法是一种传统的金属加工工艺，通过切削工具对金属材料进行加工，以获得所需的形状和尺寸。在生物医用金属材料的制备中，切削加工法常用于制造小型、精密的金属器件，如手术器械和医疗器械等。
3D打印技术
总结词
通过逐层堆积材料的方式构建三维实体的技术。
05
生物医用金属材料的市场分析

通用生物医用材料PPT课件

在体内不被排斥，无炎症，无慢性感染，种植体不致引起周围组织产生局部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性；
无溶血、凝血反应等。
--
15
第七章生物医用材料
化学稳定性
耐体液侵蚀，不产生有害降解产物；不产生吸水膨润、软化变质；自身不变化。
--
16
第七章生物医用材料
力学条件
全球生物医用材料市场
单 : 位亿美元
3500
世界医疗器械市场生物材料和制品
3275
3000
12%
2500 2000 1500
1650
2300
20%
1000
500
0
2000
2002
2005 年
中国生物医用材料市场
我国生物医学材料的生物医学工程产业的市场增长率高达 28％(全球市场增长率20%), 居全球之首。
20世纪50年代又成功地制成人工髋关节；
20世纪60年代，为了提高钴基合金的力学性能，又研制出锻造钴铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金，并应用于临床；
为了改善钴基合金搞疲劳性能，于20世纪70年代又研制出锻造钴铬钼钨铁合金和具有多相组织的MP35N钴铬钼镍合金，并在临床中得到应用。
钛基合金
重金属元素离子如：Ni、Cr离子在人体组织内含量过高时，会对人体组织产生一定的毒性。纯钛与钛合金植入物很少与周围组织反应。采用钛基合金则有得于进一步提高植入金属材料的性能；
材料灭菌、消毒、医用安全性评价方法与标准以及医用材料与制品生产管理与国家管理法规。
--
12
第七章生物医用材料
生物医学材料的分类
按医用材料的来源分类：天然生物材料、合成材料。按医用材料的性质分类：高分子材料、金属材料、无机

生物医用材料PPT课件

需用材料
止血材料抗凝血材料人工瓣膜材料人工血管材料人工血浆人工红血球人工肺人工骨人工关节人工肌腱、人工肌肉人工浆膜
2.
（图中Ms表示冷却时开始产生热弹性马氏体的转变温度，Mf表示冷却时转变的终止温度，As表示升温时逆转的温度，Af表示逆转完全的温度）。
医学应用
血栓过滤器、脑动脉瘤夹、食道支架、鼻出血
未来人造皮肤
+ 有触感
+ 可拉伸 + 能防弹
可剥落的电子表皮
人造心脏瓣膜的置换
• 第一个可靠的人工心脏瓣膜，在1961年由美国俄勒冈州波特兰的外科医生史塔尔和他的合作者爱德华斯发明，是装在不锈钢罩中的塑料球。
普通金属烤瓷牙
贵金属烤瓷牙
齿科材料
• 修复牙齿用的合金除银之外主要有镍铬、钴铬和烤瓷合金。
“马赛克凝胶”是一种薄皮状的物质，能够与活体组织的细胞生长兼容，进而确保各种不同的细胞能够在凝胶里进行精准的、可操控的生长繁殖。精确控制细胞生长具有非常重大的意义，如此一来，人造皮肤的细胞就能模拟活体组织细胞的自然生长，对烧伤患者的治疗十分有利。
控制“马赛克凝胶” 里的细胞生长，令其排列成7个字母、组成单词“Toronto”。
人工皮肤的发展
+ 人造皮肤在中国起步较晚，但经过几十年
的发展，其在各个领域上面都取得了巨大的成就。在美国、加拿大、日本和欧共体国家组织工程的研究和产业化得到迅速发展，尤其是美国有 50 余家公司从事组织工程产品的产业化生产，已经形成价值 60 亿美元的产业，并以每年 25%的速度递增。初步估计，到 2020 年美国组织工程产品市场可达每年 180 亿美元。

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3.2 生物材料的发展历程
3. 第三代――同时具有生物活性和生物降解性材料 ➢时间： 90年代后期， ➢特点：能在分子水平上剌激细胞产生特殊反应。它采用生物彷生技术，取自天然组织模拟和优化人体
3.2 生物材料的发展历程
4. 第四代――组织性多功能自体组织生物材料 ➢时间：是目前生物医用材料的主流发展方向。 ➢特点：它依靠组织工程学的原理，采用现代生物技术，制备取自自体组织提纯优化、复合相关愈合组分、外源性主动性愈合机制与内源性被动性机制结合、可降解吸收
市场需求量：世界第三。销售收入：2011年销售收入超过1000亿元，占全球医疗器械市场份额的5％。国内市场上大部分医疗器械靠进口！
2. 医疗器械对生物材料的要求

2.1 医疗器械对材料的特性要求
生物学性能要求物理性能要求生产加工要求
2.2 医疗器械与新材料的齐头并进
医疗器械与生物材料的发展是相辅相成的！
3.1 医疗器械用生物材料的种类
按功能分类，主要有 ➢ 外科材料 ➢ 植入材料 ➢ 介入材料 ➢ 口腔科材料 ➢ 医用缝合材料及粘合剂
3.2 生物材料的发展历程
生物医用材料的研究和临床应用大约经历了三代材料，正迈向第四代发展。
1. 第一代――生物相容性和生物惰性材料 ➢ 时间： 20世纪60年代～80年代， ➢ 特点：在对工业材料进行相容性研究的基础上，尽量将受体对植入器械的异物反应降到最低， ➢ 应用：体内固定骨钉和骨板、人工关节、人工心瓣膜、人造血管、人工晶体和人工肾等
外壳：聚碳酸酯
粘合剂——高分子
来源
大部分进口或进口原料后加工绝大部分进口进口或进口管材加工大部分进口进口进口进口国产进口或进口原料后纺丝
进口或进口原料加工
进口
4. 产业链的国产化思考
4.1 我国医疗器械用生物材料依赖进口的原因分析
目前国内大多数介入医疗器械生产商所用的生物材料完全靠从国外进口，原因有三：
3.3 生物材料的应用发展趋势
近十年，全球生物医用材料产值一直以30％的年增长率迅速增长，2008年全球生物医用材料产值约 1100亿美元，全球每年消耗的高分子医用材料约800 万吨。
3.3 生物材料的应用发展趋势
生物医用材料是高技术材料市场中技术附加价值最高的材料，平均每千克售价高达1200－150000美元，远高于宇航材料的100～120000美元，2010年全球用于制造原材料价值2000多亿美元。
2012年全球医疗器械市场预计达到3276亿美元，未来几年全球医疗器械市场将会以4%~6%的速度增长
1.2 我国医疗器械市场发展空间宽阔
图2 我国医疗器械市场规模及预测
1.2我国医疗器械市场发展空间宽阔
我国医疗器械工业是在建国后逐步发展起来的，期间经历了一个从无到有、从小到大的发展过程，其特点是起点低，发展快。
3.3 生物材料的应用发展趋势
预计未来10-15年内，包括生物医用材料在内的我国医疗器械产业将达到或超过药物市场规模，成为21 世纪世界经济的支柱产业。与此同时，随着材料工业的发展和人工器官的广泛应用，生物医用材料将成为新技术革命的一个重要组成部分。
3.4 我国医疗器械用生物材料的现状
中国生物材料消费已经位列世界生物材料消费市场第3位，近年来我国植入性生物材料产品的市场需求量呈现出“井喷”式增长。
3.4 我国医疗器械用生物材料的现状
相对于市场需求的高增长，我国自主的生物材料研发和生产情况不容乐观 a. 以植入性医疗器械用生物材料为例： ➢ 我国的金属材料在植入性医疗器械中的应用尚处于初级阶段，缺乏精细和深加工产品； ➢ 高分子聚合物和陶瓷材料在植入性医疗器械中应用的总体情况不如金属材料；
3.4 我国医疗器械用生物材料的现状
b. 介入医疗器械用生物材料的发展同样令人担忧。上海微创公司、北京乐普公司等20余家企业用关键生物材料完全依赖进口，制造支架用的生物材料包括316L不锈钢管、钴基合金管、镍钛记忆合金管、316L不锈钢导丝、镍钛记忆合金导丝、各类医用高分子管材、血管栓塞材料药物载体高分子等全部需从国外进口。
2.2 医疗器械与新材料的齐头并进
以球囊材料为例：
导管
材料
特点
1977年第一代 PVC
顺应性太大
第二代 PE, Nylon, PET 非顺应性，硬
第三代 Pebax
半顺应性、耐压，柔软
第四代？
3. 医疗器械用生物材料的过去、现在与未来
3.1 医疗器械用生物材料的种类
按基体材料不同，生物材料可分为 ➢高分子基 ➢金属基 ➢陶瓷基它们既可以作为生物复合材料的基材，又可作为增强体或填料，它们之间的相互搭配或组合形成了大量性质各异的生物复合材料。
3.4 我国医疗器械用生物材料的现状
表1 我国医疗器械的材料来源举例
产品
材料
可吸收缝合线骨钉
冠脉支架
血液透析器
PLGA（乳酸-羟基乙酸共聚物），PLA（聚乳酸） PLGA，PLA 支架：不锈钢/钴铬合金涂层：高分子导丝：不锈钢导管：聚氯乙烯球囊：尼龙药物：雷帕霉素/紫杉醇中空纤维：聚醚砜/聚砜
① 作为一种新兴产业，依托全球产业链，介入医疗器械在中国得以快速、高起点地发展
3.2 生物材料的发展历程
2. 第二代――生物活性或生物降解吸收材料
➢ 时间： 20世纪80年代到90年代； ➢ 特点：生物医用材料的重点由惰性向生物活性转变。这种材料能够在生理条件下，发生可控的反应产生作用于人体，不存在免疫和干扰免疫系统的问题，耐腐蚀强度高，表面带有极性，主要功能是延长在组织内固定支撑机械作用。 ➢ 应用：生物陶瓷、玻璃－陶瓷及其复合物等多种生物活性材料广泛用于整形外科和牙科。
1.1 全球医疗器械市场总体发展良好
图1 全球医疗器械销售额及预测
1.1 全球医疗器械市场总体发展良好
1997年～2006年10年间，全球医疗器械产业销售市场保持7％～8％的增长率成为全球经济发展最快的、人均产值最高、利润居于前列的工业部门之一。
尽管2008年一场突如其来的金融风暴席卷全球，但世界医疗器械市场总体销售情况依然良好。